12 月 14 日，米兰·(MILAN)官方网站,生物科学与技术学院秦晓春课题组与清华大学、南方科技大学隋森芳院士课题组合作在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上以长文形式发表题为 Structure of the Acidobacteria homodimeric reaction center bound with cytochrome c 的研究论文。该研究报道了一种酸杆菌门光合细菌同质二聚体类型的光合反应中心（CabRC）复合体高分辨率冷冻电镜三维空间结构。目前光合细菌可划分为七个门：蓝细菌门、变形菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、厚壁菌门、绿菌门以及酸杆菌门，除酸杆菌门外，其余六大门类光反应中心的三维空间结构均已有报道。嗜热光合酸杆菌（ Chloracidobacterium thermophilum，简称 C. thermophilum）是酸杆菌门中的典型代表，是微需氧而不产氧的光合细菌。该成果不仅揭示了 C. thermophilum 进行高效光能捕获、传递和转化的超分子结构基础，而且对于理解从无氧光合到有氧光合的进化具有重要意义。

该成果在多方面具有创新性：（1）基于电子供体侧结合两个不同的细胞色素 c 亚基，首次揭示了 I 型同质 RC 中存在由 Heme 参与的电子传递途径，即：Heme1-Heme2-P840-Acc-A0-FX-FA-FB，而以往仅在 II 型 RC 中观察到 Heme 分子作为电子供体存在（I 型、II 型反应中心分别以铁硫簇、醌作为电子终端受体）；（2）从电子受体蛋白与 RC 的结合方式看，与光系统 I（I 型异质二聚体 RC）相比，首次发现 I 型同质二聚体 RC 的电子受体蛋白几乎以倒置的方式与 RC 结合，而同质二聚体 RC 被认为是 RC 的古老形式，该结构揭示了电子受体在进化过程中与 RC 结合方式上的变化；（3）从电子传递链的组成看，P840 由一对锌-细菌叶绿素分子组成，Acc 与 A0均由 Chl a 分子组成，未发现醌分子参与电子传递链，而两个脂分子与 A0 存在相互作用，揭示了电子传递链的多样性与复杂性；（4）两个 Ca2+离子对称的分布在 Heme2 与特殊对 P840之间，与光系统 II 中水裂解中心 Mn4CaO5 具有相似的位置和类似的蛋白微环境，该结构特点对于理解有氧光合进化具有重要意义；（5）核心亚基周围存在类似PSII的低分子量亚基分布，提示 C.thermophilum 在整个光合RCs进化中的地位十分特殊；（6）基于高分辨率结构及对 Chl a 和 BChl a 密度的精准研判，首次揭示了一种由二者共存组成的杂合天线系统，并提出了激发能在天线内部可能的能量传递路径。一般认为有氧光合生物使用叶绿素类作为捕光色素捕获可见光，无氧光合生物使用细菌叶绿素类作为捕光色素捕获红外光，而 CabRC 的捕光天线系统不仅结合 Chla 而且结合 BChl a，这导致它既可以吸收可见光又可以吸收红外光，因此该结构为拓展太阳能吸收光谱、提高光能利用率提供了珍贵的自然范本。

该研究成果将推动光合作用机理研究进展，也将为人工模拟光合作用、提高作物光能利用率提供新思路、新方法与新途径。

该项研究由米兰·(MILAN)官方网站,生物科学与技术学院秦晓春课题组与清华大学、南方科技大学隋森芳课题组合作完成，米兰·(MILAN)官方网站,生物科学与技术学院为第一完成单位。秦晓春教授和隋森芳院士为论文的共同通讯作者，米兰·(MILAN)官方网站,生物科学与技术学院青年教师董士尚、隋森芳院士课题组在读博士研究生黄国强和秦晓春课题组 2021 届毕业硕士研究生王昌辉为论文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金和泰山学者计划等项目的资助。

撰稿：闫峰        编辑：赵华磊        编审：贾海宁